一种宽工况降噪刹车片热压成型配方及制备方法与流程

本发明涉及刹车片，尤其涉及一种宽工况降噪刹车片热压成型配方及制备方法。

背景技术：

1、盘式制动器凭借制动响应迅速、散热性能优异、结构紧凑等优势，已成为当前乘用车制动系统的主流配置，刹车片作为制动器中核心的摩擦功能部件，其摩擦性能、噪音表现直接决定了行车安全性与驾乘舒适性。现阶段乘用车刹车片普遍采用无石棉有机nao摩擦材料体系，以热固性酚醛树脂为粘结基体，搭配增强纤维、矿物填料、固体润滑剂、摩擦调节剂等多类组分复配制备。行业内通常采用saej2522制动效能标准评价摩擦系数的稳定性与磨损性能，采用saej2521制动噪音标准开展台架测试，模拟不同车速、制动压力、制动温度下的制动工况，系统评估刹车片的噪音发生特性，为配方优化提供标准化数据支撑；

2、现有nao型刹车片配方的宽工况适配性存在以下局限：中高温区间与变压力制动工况下摩擦系数波动幅度较大，易激发制动接触界面的高频振动，进而引发制动啸叫噪音；配方中阻尼改性组分与刚性填料的匹配度不足，针对拖滞、低速制动等特殊工况的中频噪音抑制效果有限，整体噪音制动次数占比偏高；同时常规一次性热压成型工艺制备的刹车片存在内部致密度分布不均、固化程度差异大的问题，使用过程中易出现锥度磨损与偏磨现象，导致刹车片全生命周期内的噪音性能持续衰减，难以满足高端乘用车对宽工况、长寿命低噪音的使用需求，因此，本发明提出一种宽工况降噪刹车片热压成型配方及制备方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种宽工况降噪刹车片热压成型配方及制备方法，通过钛酸钾晶须与重晶石粉复配构建高稳定性骨架填料体系，配合白云母、硅酸锆与未膨胀蛭石组成的多功能填料协同作用，可在宽温度、宽压力的制动工况下维持摩擦系数的平稳性，从源头减少摩擦系数突变引发的界面高频振动，降低制动啸叫的发生概率，其中钛酸钾晶须的针状结构可优化摩擦界面的接触均匀性，避免局部应力集中引发的振动；硅酸锆的高硬度与热稳定性可保障中高温工况下的摩擦性能稳定，抑制热衰退引发的噪音；白云母与未膨胀蛭石的层状结构可缓冲制动冲击、吸收振动能量，三者复配可显著降低高速、高温制动工况下的高频噪音发生率，实现宽工况下的摩擦与噪音性能稳定。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种宽工况降噪刹车片热压成型配方，其特征在于，包括以下质量比成分：增强纤维2%-5%、骨架填料25%-35%、功能填料10%-20%、粘结剂6%-10%、弹性阻尼组分5%-10%、固体润滑剂8%-18%、摩擦性能调节剂3%-7%；

3、所述增强纤维为芳纶纤维；所述骨架填料包括钛酸钾晶须与重晶石粉；所述功能填料包括白云母、硅酸锆与未膨胀蛭石；所述粘结剂为酚醛树脂；所述弹性阻尼组分包括丁腈橡胶粉与轮胎粉；所述固体润滑剂包括鳞片石墨与人造石墨；所述摩擦性能调节剂包括硫化物与摩擦粉。

4、进一步改进在于：包括以下质量比成分：芳纶纤维3.00%、重晶石粉18.00%、白云母6.00%、硫化物5.00%、硅酸锆10.00%、酚醛树脂8.00%、钛酸钾晶须20.00%、丁腈橡胶粉3.00%、未膨胀蛭石5.00%、轮胎粉3.00%、摩擦粉4.00%、鳞片石墨5.00%、人造石墨10.00%。

5、进一步改进在于：所述骨架填料中，钛酸钾晶须与重晶石粉的质量比为(1.0-1.3):1；所述功能填料中白云母、硅酸锆与未膨胀蛭石的质量比为(0.8-1.2):(1.8-2.2):1。

6、进一步改进在于：所述弹性阻尼组分中，丁腈橡胶粉与轮胎粉的质量比为1:(0.8-1.2)，且丁腈橡胶粉与轮胎粉采用80-200目的分级粒径复配。

7、进一步改进在于：所述固体润滑剂中，鳞片石墨与人造石墨的质量比为1:(1.8-2.2)，且鳞片石墨与人造石墨采用30-150目的梯度粒径分布。

8、进一步改进在于：所述功能填料采用多形貌梯度级配，其中，白云母为径厚比30:1-50:1的片状粉体，未膨胀蛭石为粒径80-150目的多孔层状粉体，硅酸锆为粒径120-200目的等轴颗粒粉体。

9、一种宽工况降噪刹车片热压成型的制备方法，包括以下步骤：

10、s1：配料预混：按配比称取各组分，先将增强纤维与功能填料进行高速分散预处理，再加入剩余组分低速混合均匀，得到混合粉料；

11、s2：梯度热压：将混合粉料加入预热模具，采用分段升温升压的梯度热压工艺成型，伴随间歇排气，得到刹车片毛坯；

12、s3：阶梯固化：将刹车片毛坯进行多段升温保温的热处理，消除内部应力，完成固化；

13、s4：后处理：经磨削、倒角、开槽工序，得到成品刹车片。

14、进一步改进在于：所述s1中，高速分散的转速为1200-1500rpm，分散时间为3-5min；低速混合的转速为600-800rpm，混合时间为10-15min，混料全程温度控制在25-40℃。

15、进一步改进在于：所述s2中，梯度热压工艺具体为：第一阶段温度120-130℃、压力8-10mpa，保压3-5min，排气2-4次；第二阶段温度150-160℃、压力15-18mpa，保压8-10min；第三阶段温度165-175℃、压力20-25mpa，保压12-15min。

16、进一步改进在于：所述s3中，阶梯固化工艺具体为：以2-3℃/min的升温速率升至120℃保温2h，继续升温至150℃保温3h，再升温至180℃保温4h，保温结束后随炉自然冷却至室温。

17、本发明的有益效果为：

18、1、本发明通过钛酸钾晶须与重晶石粉复配构建高稳定性骨架填料体系，配合白云母、硅酸锆与未膨胀蛭石组成的多功能填料协同作用，可在宽温度、宽压力的制动工况下维持摩擦系数的平稳性，从源头减少摩擦系数突变引发的界面高频振动，降低制动啸叫的发生概率，其中钛酸钾晶须的针状结构可优化摩擦界面的接触均匀性，避免局部应力集中引发的振动；硅酸锆的高硬度与热稳定性可保障中高温工况下的摩擦性能稳定，抑制热衰退引发的噪音；白云母与未膨胀蛭石的层状结构可缓冲制动冲击、吸收振动能量，三者复配可显著降低高速、高温制动工况下的高频噪音发生率，实现宽工况下的摩擦与噪音性能稳定。

19、2、本发明采用丁腈橡胶粉与轮胎粉复配的弹性阻尼体系，配合梯度粒径的鳞片石墨与人造石墨构建多尺度阻尼润滑网络，可覆盖2khz-16khz全频段的制动噪音抑制需求；丁腈橡胶粉与轮胎粉可提升摩擦材料整体的阻尼损耗因子，有效吸收制动过程中的机械振动能量，尤其针对拖滞工况下的低频段噪音具有显著抑制效果；不同粒径梯度分布的石墨组分可在摩擦界面形成连续均匀的转移膜，减少制动盘与刹车片的金属直接接触，降低中频摩擦噪音；搭配硫化物与摩擦粉组成的摩擦调节剂，可进一步优化摩擦界面的粘滑特性，避免粘滑振动引发的低频噪音，最终实现全制动工况、全频率区间的噪音性能优化。

20、3、本发明采用梯度热压结合阶梯固化的制备工艺，可有效提升刹车片内部致密度与固化程度的均匀性，解决常规一次热压工艺导致的表芯性能差异问题，减少刹车片使用过程中的锥度磨损与偏磨现象，分段升温升压的梯度热压模式可使酚醛树脂逐步熔融流动，充分浸润各类填料颗粒，保障配方中阻尼组分与功能填料的均匀分散，避免组分团聚引发的局部性能波动；多段保温的阶梯固化工艺可使酚醛树脂固化更充分，同时消除毛坯内部的残余应力，提升摩擦材料的结构稳定性，使刹车片在全磨损周期内均保持稳定的降噪性能，同步提升材料的剪切强度与耐磨损性能，延长刹车片的使用寿命与噪音有效期。